SU1130778A1 - Устройство дл измерени оптических параметров прозрачных сред на основе интерферометра Маха-Цендера - Google Patents

Abstract

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАЖТРОВ ПРОЗРАЧНЫХ СРЕД НА ОСНОВЕ ИНТЕРФЕРОЖТРА МАХАЦЕНДЕРА , содержащее источник монохроматического излучени  с блоком питани  и расположенные по ходу излучени .коллиматор, интерферометр, включаюп два непрозрачных и два полупрозрачных зеркала анализатор и фoтoпpиe шшc, соединенный с ре .гистрирующим устройством, а также два пол ризатора, отличаю щете с   тем, что, с целью расширени  диапазона измер емых параметров, в него дополнительно введены четыре ромба Френел , третье непрозрачное и третье полупрозрачное зеркала, прерьшатель луча, фазовый компенсатор , электрооптический фазовый модул тор и механизм вращени  пол ризатора , а также два избирательных усилител , причем первый пол ризатор , первый ромб Френел , второй пол ризатор, второй ромб Френел , третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены последовательно между коллиматором и интерферометром, третий и четвертый ромбы Френел  расположены внутри интерферометра на пути одного из лучей, прерыватель луча и фазйвый компенсатор установлены последовательно внутри интерферометра на пути второго луча, электрооптический фазовый модул тор расположен между интерферометром и анализатором , а фотоприемник соединен с регистрирующим устройством через параллельно соединенные избирательные усилители, один из которых настроен на нечетную, а другой на четную гармонии частоты модул ции, при этом азимут плоскости пол риза1Ц1И первого пол ризатора перпендчку л рен плоскости падени  излучени  на зеркала интерферометра, второй а с пол ризатор снабжек механизмом вращени  пол ризатора вокруг оси, совпадающей с направлением луча, оптические оси первого и второго ромбов Френел  повернуты на 45 по СО отношению к азимуту пол ризации перо вого пол ризатора и параллельны, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены под 00 углом один к другому, равным углу падени  лучей на зеркала интерферометра , третий и четвертый ромбы Френе л  установлены в оптическом контакте так, что их оптические оси параллельны плоскости пол ризации первого пол ризатора, азимут оптической оси электрооптичесиого фазового модул тора параллелен азимуту плоскости , пол ризации первого пол ризатора, а оптическа  ось анализатора повернута

Description

на 45 ПО отношению к плоскости пол ризации первого пол ризатора.

2. Устройство по п.1, о т л и чающеес  тем, что, после третьего полупрозрачного зеркала

на пути прошедшего через него луча .установлен второй фотоприемник, св занный через схему обратной св зи с блоком источника излучени .

Изобретение относитс  к оптике и измерительной технике и предназначено дл  измерени  коэффициентов поглощени  и показателей преломлени  изотропных и анизотропных сред, а также величин, св занных с названными параметрами (как температура, давление, напр женность электрического или магнитного полей и т.д. ,

Известны модификации интерферомет ра Маха-Цёндера, которые позвол ют решить различные задачи в таких област х науки и техники, как оптика , физика плазмы, аэродинамика и т.д. ij.

Однако эти интерферометры используютс  только дл  исследовани   влений , св занных с изменением показа:тел  преломлени .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  параметров на основе интерферометра Маха-Цендера, содержащее источник монохроматического излучени  с блоком питани  и расположенные по ходу излучени  коллиматор , интерферометр, включающий два непрозрачных и два полупрозрачных зеркала, анализатор и фотоприемник, соединенный с регистрирующим устройством ,а также два пол ризатора 2 ,

Известное устройство предназнг1чено дл  измерений показател  преломлени , однако с его помощью нельз  измер ть коэффициенты поглощени ,

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измер емых параметров .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  оптических параметров на основе интерферометра Маха-Цендера, содержащее источник монохроматического излучени  с блоком питани  и расположенные по ходу излучени  коллиматор , интерферометр, включающий два непрозрачных и два полупрозрачных зеркала, анализатор и фотоприемник, соединенный с регистрирующим устройством , а также два пол ризатора, дополнительно введены четыре ромба Френел , третье непрозрачное и третье полупрозрачное зеркала, прерыватель луча, фазовый компенсатор , электрооптический фазовый модул тор и механизм вращени  пол ризатора , а также два избирательных усилител , причем первый пол ризатор , первый ромб Френел , второй пол ризатор, второй ромб Френел , третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены последовательно между коллиматором и интерферометром , третий и четвертый ромбы Френел  расположены внутри интерферометра на пути одного из лучей , прерыватель луча и фазовый компенсатор установлены последовательно внутри интерферометра на пути

второго лзгча, электрооптический фазовый модул тор расположен между . интерферометром и анализатором, а . фотоприемник соединен с регистрирующим устройством через параллельно соединенные избирательные усилители, один из которых настроен на нечетнук а другой на четную гармонии частоты модул ции, при этом азимут плоскости пол ризации первого пол ризатора перпендикул рен плоскости падени  из лучени  на зеркала интерферометра, второй пол ризатор снабжен механизмом вращени  пол ризатора вокруг оси совпадающей с направлением луча, оптические оси первого и второго ромбов Френел  повернуты на 45 по отношению к азимуту пол ризации первого пол ризатора и параллельны, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены под

углом один к другому, равным углу падени  лучей на зеркала интерферометра , третий и четвертый ромбы Френел  установлены в оптическом контакте так ,. что их оптические оси параллельны плоскости пол ризации первого пол ризатора, азимут оптической оси элеЛтрооптического фазового модул тора параллелен азимуту плоскости-пол ризации первого пол ри затора, а оптическа  ось анализатора повернута на 45° по отношению к плоскости пол ризации первого пол ризатора , ,

Кроме того, после третьего полупрозрачного зеркала на пути прошедшего через него луча может быть установлен второй фотоприемник, св занный через схему обратной св зи с блоком питани  источника излучени 

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучени  с блоком 2 питани , монохроматор 3, коллиматор Д, пол ризатор 5 и пол ризатор 6 с механизмом 7 вращени , ромбы Френел  8-11, полупрозрачные зеркала 12 - 14 и непрозрачные зеркала 15 - 17, прерыватель 18 луча, фазовый компенсатор 19, представл ющий собой стекл нный цилиндр, помещенный внутрь катушки, исследуемый и эталонный объекты 20.и 21,электрооптический фазовый модул тор 22 с генератором 23модулирующего напр жени , анализатор 24, фотоэлектронные умножители (ФЭУ) 25 и 26, избирательные усилители 27 и 28, регистрирующие устройство 29 и схему 3 :обратной св зи.

Устройство, работает следующим образом.

Благодар  пол ризаторам 5 и 6 и ромбам Френел  В и 9, которые выпол- 1 ют роль ахроматических четвертьзолновых пластинок, на исследуемый збъект 20 попадает, в общем случае, эллиптически пол ризованный луч с азимутом большой оси А5 , эллиптич ность которого периодически мен етс  в зависимости от ориентации азимута вращающегос  пол ризатора 6. Сквозь эталонный объект 21 проходит луч, который благодар  наличию двух ромбов Френел  10 и 11, выполн ющих роль ахроматической полуволновой пластинки, имеет при любой ориент;ации пол ризатора 6 ортогональное состо ние пол ризации по отношению к лучу, падающему на исследуемый объект 20. Состо ние пол ризации суммарного луча модулируетс  с помощью электрооптического.модул тора 22. Составл юща  луча, прошедша через анализатор 24, регистрируетс  с помощью ФЭУ 25.

Если исследуемый объект изотропный , то азимут (f пол ризатора 6 произвольньй, поэтому при равномерно вращении пол ризатора 6 предлагаемое устройство может быть использовано в качестве индикатора анизотропии . Зеркала 12 и 15 предназначен ны дл  -компенсации искажени  состо ни  пол ризации лучей на зеркалах интерферометра 13,14,16 и 17, Фотоэлектронное устройство ФЭУ 26 и схема 30 обратной св зи, котора  регулирует выходное напр жение блока 2 питани  источника 1 излучени , предназначены дл  поддержани  посто нной чувствительности устройства независимо от длины волны излучени j выдел емой монохроматором 3, Прерыватель 18 луча предназначен дл  калибровки устройства по коэффициенту поглощени , Компенсатор 19 ,-представл ющий собой стекл нный цилиндр, изготовленный из того же материала, что и ромбы Френел  10 и 11, имеют длину, равную суммарной длине хода луча Д  в ромбах Френел , благодар  чему осуществл етс  компенсаци  фазы npii любой плине волны -Д , Кроме того, с помощью компенсагора 19, на который намотана катушка,осуществл етс  калибровка устройства по фазовому смещению, использу  эффект Фараде .

Предлагаемое устройство примен етс  дл  исследовани  изменени  под воздействием лазерного излучени  оптческих параметров /коэффициента пог- лощени , показателей преломлени ) нелинейных сред, используемых дл  генерации гармонии, а также в качестве индикатора анизотропии оптических элементов, используемых при изготовлении интерферометров и лазе ров. Благодар  монолитному исполнению устройства, а также тому, что осуществлена компенсаци  изменени  состо ни  пол ризации лучей на зер ,калах интерферометра и исключено вли

11307786

miie вестАбильвости рабочей точки моду i чувствительность по коэффициенту л тора устройство отличаетс  высо-{поглощени  2,-10, по фазовому сме|сой чувствительностью: порогова 1щению 10,

Я /

22 Н if

Claims (2)

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЗРАЧНЫХ СРЕД НА ОСНОВЕ ИНТЕРФЕРОМЕТРА МАХАЦЕНДЕРА, содержащее источник монохроматического излучения с блоком питания и расположенные по ходу излучения.коллиматор, интерферометр, включающий два непрозрачных и два полупрозрачных зеркала, анализатор и фотоприешшк, соединенный с регистрирующим устройством, а также два поляризатора, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых параметров, в него дополнительно введены четыре ромба Френеля, третье непрозрачное и третье полупрозрачное зеркала, прерыватель луча, фазовый компенсатор, электрооптический фазовый модулятор и механизм вращения поляризатора, а также два избирательных усилителя, причем первый поляризатор, первый ромб Френеля, второй поляризатор, второй ромб Френеля, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены последовательно между коллиматором и интерферометром,’ третий и четвертый ромбы Френеля расположены внутри интерферометра на пути одного из лучей, прерыватель луча и фазовый компенсатор установлены последовательно внутри интерферометра на пути второго луча, электрооптический фазовый модулятор расположен между интерферометром и анализатором, а фотоприемник соединен с регистрирующим устройством’через параллельно соединенные избирательные усилители, один из которых настроен на нечетную, а другой на четную гармонии частоты модуляции, при этом азимут плоскости поляризации первого поляризатора перпендчкуг лярен плоскости падения излучения на зеркала интерферометра, второй поляризатор снабжен механизмом вращения поляризатора вокруг оси, совпадающей с направлением луча, оптические оси первого и второго ромбов Френеля повернуты на 45° по отношению к азимуту поляризации первого поляризатора и параллельны, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены под углом один к другому, равным углу падения лучей на зеркала интерферометра, третий и четвертый ромбы Френе ля установлены в оптическом контакте так, что их оптические оси параллельны плоскости поляризации первого поляризатора, азимут оптической оси электрооптического фазового модулятора параллелен азимуту плоскости . поляризации первого поляризатора, а оптическая ось анализатора повернута на 45^ пр· отношению к плоскости поляризации первого поляризатора.

2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что, после третьего полупрозрачного зеркала на пути прошедшего через него луча установлен второй фотоприемник, Связанный через схему обратной связи с блоком источника излучения.